(57)【要約】  【課題】排気管内から処理室内へのガスの逆流の発生を防止する。  【解決手段】処理室１６を形成したプロセスチューブ１３と、プロセスチューブ１３の下端に連設されたマニホールド１９と、マニホールド１９に接続された排気管３３と、排気管３３に介設されたメインバルブ３４と、メインバルブ３４を制御する圧力制御部３８とを備えている処理炉１０において、マニホールド１９に処理室１６内の圧力を測定する処理室側圧力計３６を設け、排気管３３に排気管３３内の圧力を測定する排気管側圧力計３７を設け、圧力制御部３８は処理室側圧力計３６と排気管側圧力計３７との測定結果に基づき処理室１６内の圧力の方が排気管３３内の圧力よりも高くなるように制御するように構成する。処理室内の圧力の方が排気管内の圧力よりも高くなるように制御することにより、排気管内から処理室内へのガスの逆流の発生を防止できる。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を排気する排気ポートと、
前記排気ポートに接続された排気管と、
前記処理室内の排気ポート近傍に設けられ前記処理室内の圧力を測定する第一の圧力計と、
前記排気管に設けられ前記排気管内の圧力を測定する第二の圧力計と、
前記処理室内の圧力の方が前記排気管内の圧力よりも高くなるように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属膜および半導体膜を形成するのに使用して有効なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化シリコンやポリシリコン等のＣＶＤ膜をデポジションするのに、バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。
【０００３】
バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入される処理室を形成するインナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成され縦型に設置されたプロセスチューブと、インナチューブ内に原料ガスを導入するガス導入管と、プロセスチューブ内を真空排気する排気管と、プロセスチューブ外に敷設されてプロセスチューブ内を加熱するヒータとを備えている。
そして、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態でインナチューブ内に下端の炉口から搬入され、インナチューブ内に原料ガスがガス導入管から導入されるとともに、ヒータによってプロセスチューブ内が加熱されることにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。
【０００４】
このようなＣＶＤ装置においては、排気管に接続された排気ポンプと処理室内との間を遮断する目的で、排気管の途中にメインバルブが介設されている。このメインバルブは遮断機能と共に、隙間制御機能を有している。
すなわち、メインバルブは処理室内や排気管内の圧力をフィードバックし、弁体の開度を調節することにより、処理室内の圧力を制御する機能も有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述のようなメインバルブを備えたＣＶＤ装置においては、ガス導入管やメインバルブの作動のタイミングによっては排気管内の圧力が高くなる瞬間が発生するために、排気管内から処理室内へのガスの逆流が発生する危惧がある。
この逆流は排気管内に存在する異物や金属イオンを処理室内に輸送し、それらがウエハに付着することになってしまうために、本来、高清浄な状態での成膜が必要なウエハの汚染を発生させる危惧がある。
【０００６】
本発明の目的は、 排気管内から処理室内へのガスの逆流の発生を防止することができる基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を排気する排気ポートと、
前記排気ポートに接続された排気管と、
前記処理室内の排気ポート近傍に設けられ前記処理室内の圧力を測定する第一の圧力計と、
前記排気管に設けられ前記排気管内の圧力を測定する第二の圧力計と、
前記処理室内の圧力の方が前記排気管内の圧力よりも高くなるように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
前記手段によれば、処理室内の圧力の方が排気管内の圧力よりも高くなるように制御することにより、排気管内から処理室内へのガスの逆流の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１０】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＣＶＤ装置（バッチ式縦型ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）として構成されている。
【００１１】
本実施の形態に係るＣＶＤ装置は、図１に示された処理炉１０を備えている。
図１に示されているように、処理炉１０は加熱機構としてのヒータ１１を有する。
ヒータ１１は円筒形状であり、支持板としてのヒータベース１２に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００１２】
ヒータ１１の内側には反応管としてのプロセスチューブ１３が、ヒータ１１と同心円状に配設されている。プロセスチューブ１３は外部反応管としてのアウタチューブ１４と、その内側に設けられた内部反応管としてのインナチューブ１５とから構成されている。
アウタチューブ１４は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、内径がインナチューブ１５の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１５と同心円状に設けられている。
インナチューブ１５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。インナチューブ１５の筒中空部には処理室１６が形成されており、基板としてのウエハ１を後述するボートによって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
アウタチューブ１４とインナチューブ１５との隙間によって筒状空間１７が形成されている。
【００１３】
アウタチューブ１４の下方にはマニホールド１９が、アウタチューブ１４と同心円状に配設されている。マニホールド１９は例えばステンレス等からなり、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。
マニホールド１９はインナチューブ１５とアウタチューブ１４とに係合しており、これらを支持するように設けられている。マニホールド１９がヒータベース１２に支持されることにより、プロセスチューブ１３は垂直に据え付けられた状態となっている。
プロセスチューブ１３とマニホールド１９により反応容器が形成される。
なお、マニホールド１９とアウタチューブ１４との間には、シール部材としてのＯリング１８が設けられている。
【００１４】
マニホールド１９の下方には、マニホールド１９の下端開口を気密に閉塞する炉口蓋体としてのシールキャップ２０が設けられている。シールキャップ２０はマニホールド１９の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。
シールキャップ２０は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２０の上面には、マニホールド１９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２１が設けられている。
【００１５】
シールキャップ２０はプロセスチューブ１３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ２２によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これにより後述するボートを処理室１６に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００１６】
シールキャップ２０の処理室１６と反対側には、ボートを回転させる回転機構２３が設置されている。回転機構２３の回転軸２４はシールキャップ２０を貫通して、後述するボートに接続されており、ボートを回転させることでウエハ１を回転させるように構成されている。
回転機構２３およびボートエレベータ２２には、駆動制御部２５が電気配線Ａによって電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００１７】
シールキャップ２０にはガス導入部としてのノズル２６が処理室１６内に連通するように接続されており、ノズル２６にはガス供給管２７が接続されている。
ガス供給管２７のノズル２６との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２８を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。
ＭＦＣ２８にはガス流量制御部２９が電気配線Ｃによって電気的に接続されている。
ガス流量制御部２９は供給するガスの流量を所望の量とさせるべく所望のタイミングにて、ＭＦＣ２８を制御するように構成されている。
【００１８】
プロセスチューブ１３内には温度検出器としての温度センサ３０が設置されている。
ヒータ１１と温度センサ３０とには温度制御部３１が、それぞれ電気配線Ｄによって電気的に接続されている。
温度制御部３１は温度センサ３０により検出された温度情報に基づきヒータ１１への通電具合を調整することにより、処理室１６内の温度を所望の温度分布とさせるべく所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００１９】
マニホールド１９には処理室１６内を排気する排気ポート３２が開設されており、排気ポート３２には処理室１６内の雰囲気を排気する排気管３３の一端が接続されている。排気管３３はインナチューブ１５とアウタチューブ１４との隙間によって形成される筒状空間１７の下端部に配置されており、筒状空間１７に連通している。
排気管３３のマニホールド１９との接続側と反対側である下流側には、メインバルブ（可変コンダクタンスバルブ）３４を介して真空ポンプ３５が接続されており、処理室１６内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。
マニホールド１９の排気ポート３２の近傍には、処理室１６内の圧力を測定する第一の圧力計（以下、処理室側圧力計という。）３６が接続されており、排気管３３には排気管３３内の圧力を測定する第二の圧力計（以下、排気管側圧力計という。）３７が介設されている。
なお、図１においては図示の便宜上、処理室側圧力計３６はマニホールド１９の排気ポート３２の真向かいに配置しているが、周方向においても排気ポート３２の近傍に配置することが望ましい。
メインバルブ３４や処理室側圧力計３６および排気管側圧力計３７には圧力制御部３８が、電気配線Ｂによってそれぞれ電気的に接続されている。
圧力制御部３８は処理室側圧力計３６によって検出された処理室１６内の圧力の方が、排気管側圧力計３７によって検出された排気管３３内の圧力よりも高くなるように、メインバルブ３４を制御するように構成されている。
【００２０】
駆動制御部２５、ガス流量制御部２９、温度制御部３１および圧力制御部３８は、操作部や入出力部をも構成しており、ＣＶＤ装置全体を制御する主制御部３９に電気的に接続されている。
駆動制御部２５、ガス流量制御部２９、温度制御部３１、圧力制御部３８および主制御部３９はコントローラ４０として構成されている。
【００２１】
基板保持具としてのボート５０は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる上下の端板５１、５２や複数本の保持柱５３が使用されて、全体的に見ると長い円筒形状になるように構築されており、保持柱５３には多数条のスロット（保持溝）５４が長手方向（垂直方向）に等間隔に配列されている。
ウエハ１の周縁部が同一段の複数個のスロット５４に同時に挿入されることにより、ボート５０は複数枚のウエハ１を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。
なお、ボート５０の下部には、断熱部材としての断熱板５５が水平姿勢で多段に複数枚配置されている。断熱板５５は例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料が使用されて、円板形状に形成されており、ヒータ１１からの熱がマニホールド１９側に伝わり難くなるよう構成されている。
【００２２】
次に、以上の構成に係る処理炉１０を用いて、ＣＶＤ法によりウエハ１の上に薄膜を形成する方法について説明する。
なお、以下の説明において、ＣＶＤ装置を構成する各部の動作はコントローラ４０により制御される。
【００２３】
複数枚のウエハ１がボート５０に装填（ウエハチャージ）されると、図１に示されているように、複数枚のウエハ１を保持したボート５０は、ボートエレベータ２２によって持ち上げられて処理室１６に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ２０はＯリング２１を介してマニホールド１９の下端をシールした状態となる。
【００２４】
処理室１６内が所望の圧力（真空度）となるように真空ポンプ３５によって真空排気される。この際、排気管３３内の圧力は排気管側圧力計３７で測定され、この測定された圧力に基づき、メインバルブ３４がフィードバック制御される。
かつまた、処理室１６内の圧力が処理室側圧力計３６によって測定されるとともに、排気管３３内の圧力が排気管側圧力計３７によって測定され、圧力制御部３８にそれぞれ送信される。
圧力制御部３８は処理室側圧力計３６によって検出された処理室１６内の圧力の方が、排気管側圧力計３７によって検出された排気管３３内の圧力よりも高くなるように、メインバルブ３４を制御する。
この制御により、排気管３３内から処理室１６内への逆流が発生する現象を防止することができるので、排気管３３内に存在する異物や金属イオンを処理室１６内に輸送し、それらがウエハに付着する事態が発生するのを未然に防止することができる。
【００２５】
また、処理室１６内が所望の温度となるようにヒータ１１によって加熱される。
この際、処理室１６内が所望の温度分布となるように温度センサ３０が検出した温度情報に基づきヒータ１１への通電具合がフィードバック制御される。
続いて、回転機構２３によってボート５０が回転されることにより、ウエハ１が回転される。
【００２６】
次いで、処理ガス供給源から供給される。ＭＦＣ２８にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２７を流通してノズル２６から処理室１６内に導入される。
導入されたガスは処理室１６内を上昇し、インナチューブ１５の上端開口から筒状空間１７に流出して排気管３３から排気される。
ガスは処理室１６内を通過する際にウエハ１の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
【００２７】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室１６内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室１６内の圧力が常圧に復帰される。この際も、排気管３３の内の圧力は排気管側圧力計３７で測定され、この測定された圧力に基づき、メインバルブ３４がフィードバック制御される。
かつまた、処理室１６内の圧力が処理室側圧力計３６によって測定されるとともに、排気管３３内の圧力が排気管側圧力計３７によって測定され、圧力制御部３８にそれぞれ送信される。
圧力制御部３８は処理室側圧力計３６によって検出された処理室１６内の圧力の方が、排気管側圧力計３７によって検出された排気管３３内の圧力よりも高くなるように、メインバルブ３４を制御する。
この制御により、排気管３３内から処理室１６内への逆流が発生する現象を防止することができるので、排気管３３内に存在する異物や金属イオンを処理室１６内に輸送し、それらがウエハに付着する事態が発生するのを未然に防止することができる。
【００２８】
その後、ボートエレベータ２２によりシールキャップ２０が下降されて、マニホールド１９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ１がボート５０に保持された状態でマニホールド１９の下端からプロセスチューブ１３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ１はボート５０より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【００２９】
なお、本実施の形態の処理炉１０にてウエハ１を処理する際の処理条件としては、例えば、シリコンナイトライド（Ｓｉ3 Ｎ4 ）膜の成膜においては、処理温度６００〜８００℃、処理圧力１０〜１００Ｐａ、ガス種はＳｉＨ2 Ｃｌ2 とＮＨ3 、ガス供給流量ＳｉＨ2 Ｃｌ2 は１０〜２００、ＮＨ3 は１００〜２０００ｓｃｃｍが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハに処理がなされる。
【００３０】
前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。
【００３１】
1)  処理室内の圧力を測定する処理室側圧力計と、排気管内の圧力を測定する排気管側圧力計とをそれぞれ設置し、処理室側圧力計によって検出された処理室内の圧力の方が排気管側圧力計によって検出された排気管内の圧力よりも高くなるように、メインバルブを圧力制御部によって制御することにより、排気管内から処理室内への逆流が発生する現象を防止することができるので、排気管内に存在する異物や金属イオンを処理室内に輸送し、それらがウエハに付着する事態が発生するのを未然に防止することができる。
【００３２】
2)  排気管内に存在する異物や金属イオンがウエハに付着するのを未然に防止することにより、それらによってウエハが汚染されるのを防止することができるので、ＣＶＤ装置の製造歩留りを向上させることができる。
【００３３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。
【００３４】
成膜処理はシリコン酸化膜やシリコン窒化膜、他の酸化膜や窒化膜、さらには、金属膜および半導体膜（例えば、ポリシリコン膜）等の他のＣＶＤ膜を形成する処理であってもよい。
【００３５】
本発明はＣＶＤ装置に限らず、酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置等の基板処理装置全般に適用することができる。
【００３６】
基板はウエハに限らず、ホトマスクやプリント配線基板、液晶パネル、コンパクトディスクおよび磁気ディスク等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置の処理炉を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ウエハ（基板）、１０…処理炉、１１…ヒータ（加熱機構）、１２…ヒータベース、１３…プロセスチューブ（反応管）、１４…アウタチューブ（外部反応管）、１５…インナチューブ（内部反応管）、１６…処理室、１７…筒状空間、１８…Ｏリング（シール部材）、１９…マニホールド、２０…シールキャップ（炉口蓋体）、２１…Ｏリング（シール部材）、２２…ボートエレベータ、２３…回転機構、２４…回転軸、２５…駆動制御部、２６…ノズル（ガス導入部）、２７…ガス供給管、２８…ＭＦＣ（ガス流量制御器）、２９…ガス流量制御部、３０…温度センサ（温度検出器）、３１…温度制御部、３２…排気ポート、３３排気管、３４…メインバルブ、３５…真空ポンプ、３６…処理室側圧力計（第一の圧力計）、３７…排気管側圧力計（第二の圧力計）、３８…圧力制御部、３９…主制御部、４０…コントローラ、５０…ボート（基板保持具）、５１、５２…端板、５３…保持柱、５４…スロット（保持溝）、５５…断熱板（断熱部材）。
【図１】
2007324478.tif 000003